Lo spettacolo delle bolle di sapone tra Matematica e Scienza - sessione del 5/11/2017 - Team Work Il Cantiere delle Scienze

Diesse forma e innova: Le Botteghe dell’Insegnare

Team Work Il Cantiere delle Scienze
Lo spettacolo delle bolle di sapone
     tra Matematica e Scienza
    - sessione del 5/11/2017 -

                percorso 2017 - 2018

Tensione superficiale ()

Tensione superficiale - 2

Pressioni…

Legge di Laplace

Puff!!!
    Le cause per cui una bolla di sapone scoppia possono essere molteplici:

✓ Durante la vita della bolla parte dell'acqua evapora riducendo così via via lo spessore della
  lamina fino a farlo diventare insufficiente per la sua stessa esistenza. Il minimo che questo
  spessore può raggiungere è pari alla lunghezza di due molecole di sapone disposte una di
  seguito all'altra legate per la parte polare. Per ridurre l'evaporazione dell'acqua nella bolla si
  tende ad aggiungere alla soluzione di acqua e sapone della glicerina. Se si crea una certa
  umidità nell'aria con un vaporizzatore (vanno bene gli spruzzini per bagnare la biancheria) le
  bolle resistono sicuramente di più.
✓ La vita della bolla è resa anche più breve dalla presenza della forza peso, che tende a far
  scendere il liquido verso il basso diminuendo quindi lo spessore della parte superiore.
✓ Se la bolla incontra un ostacolo che non sia stato "bagnato" di acqua o soluzione saponata
  sicuramente scoppia, se invece si fanno bolle vicino ad una superficie d'acqua (vasca da
  bagno, catino pieno d'acqua, lago...) si vedrà che queste rimbalzano sull'acqua o vi si
  depositano senza scoppiare. Questo avviene sempre a causa delle forze di coesione e di
  adesione.

(da museoscienza.org/approfondimenti/online/bolle_di_sapone/pdf/esp12.pdf)

Ricette…

• I componenti di ogni miscela saponosa per produrre bolle di
  sapone sono fondamentalmente 3:
• Acqua
• Un tensioattivo (sapone, detersivo…)
• Un agente stabilizzante (glicerina, zucchero…)

Bolle di sapone fatte in casa: gli
ingredienti migliori
    Ingredienti migliori per farle in casa:
•   Acqua demineralizzata o distillata… (i sali insolubili
    che si formano tra gli ioni calcio e magnesio e il
    sapone tendono a rompere la bolla)
•   Detersivo per piatti concentrato o sapone di
    Marsiglia liquido
•   Glicerina: rende le bolle più resistenti perché aiuta
    a stabilizzare il velo d’acqua della bolla (riducendo
    l’evaporazione, aumentando la viscosità…)
•   Riposo della soluzione per 24-48 ore.

La ricetta base

• 1l d’acqua distillata
• 300 cm3 (ml) di sapone liquido (o detersivo per
   piatti)
• 100 cm3 di glicerina
Al posto della glicerina si possono usare:
• miele
• sciroppo di mais (o altro sciroppo alimentare)
• zucchero a velo

Ricetta alternativa

•   1 vasetto di sapone liquido per i piatti concentrato
•   1/2 vasetto di acqua
•   2 cucchiaini di zucchero a velo
•   facoltativo: 1/3 di vasetto di glicerina liquida

Altra ricetta alternativa

• 100 cm3 di acqua
• 10 cm3 di glicerina
• 5 g di sapone di Marsiglia (solido)

Cosa studiare
(uno spunto iniziale…)

Occorre innanzitutto tener conto dell’influenza di fattori
  “esterni” quali:
• Temperatura (influisce su )
• Umidità relativa (influisce sull’evaporazione dell’acqua della
  lamina liquida)

Cosa studiare - 2

 Un primo tentativo può essere quello di studiare l’influenza
  della composizione della miscela su grandezze misurabili
  (almeno in senso semi-quantitativo) riferite alle bolle
 Quali grandezze?
- Dimensione delle bolle (su una superficie di vetro o plexigas,
  con sotto carta millimetrata)
- Tempo (durata della bolla)
- Spessore della bolla (?)
- Tensione superficiale col dinamometro (o con la bilancia 
  vedi ScienzAFirenze)

Cosa studiare - 3

• Come procedere? Proviamo a pensarci insieme…
• Per es.: varieremo tutti insieme i diversi parametri?
• No! Se ne varia UNO alla volta… (metodo di
  separazione delle variabili)
• Es.: si tiene fissa una concentrazione (quantità
  relativa) di un componente – es. tensioattivo) e
  variare l’altro (stabilizzante), oppure la natura del
  componente (es. tipo stabilizzante  questione della
  concentrazione molare)

Riconoscimenti

 Alcune delle precedenti diapositive hanno tratto spunto –
 soprattutto per le immagini – da altre presentazioni, in
 particolare da quella della prof.ssa Cacciatore dell’IC “A.
 Musco” di Catania e da quella relativa al cap.7 del testo di
 Valitutti-Tifi-Gentile “Esploriamo la chimica”, ed. Zanichelli.

Bibliografia & sitografia

Testi sulle bolle di sapone:
- Michele Emmer, Bolle di sapone tra arte e matematica, Bollati Boringhieri, Torino 2009
- Michele Emmer, Bolle di sapone. Un viaggio tra arte, scienza e fantasia, La Nuova Italia,
    Firenze 1991
- Paolo Abozzi, Bolle di sapone per animare una festa, L’Airone editrice, Roma 2017

Siti sulle bolle di sapone:
- https://www.focusjunior.it/scienza/come-fare-in-casa-bolle-di-sapone-giganti-e-resistenti
- https://www.greenme.it/vivere/speciale-bambini/21361-bolle-di-sapone
- http://www.museoscienza.org/approfondimenti/online/bolle_di_sapone/
- www.bubbles.org
- http://www.exploratorium.edu/ronh/bubbles/bubbles.html

    Vi sono poi moltissimi altri siti sull’argomento, con molte varianti delle ricette base per
    ottenere bolle grandi e resistenti.